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Entkarbonisierung

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Zusammenfassung:

Entkarbonisierung ist ein Ionenaustauschverfahren zur Teilentsalzung von Wasser; genauer zum Austausch eines Teils der im Wasser gelösten Calcium- und Magnesiumionen gegen Wasserstoffionen.

Zur Entkarbonisierung wird ein mit schwach saurem Kationentauscherharz in Wasserstoff-Form gefüllter Apparat von Wasser durchströmt. Dabei wird eine der Hydrogencarbonatkonzentration bzw. „Karbonathärte“ des Wassers chemisch äquivalente Menge der in diesem Wasser gelösten Calcium- und Magnesiumionen gegen Wasserstoffionen ausgetauscht. Die Wasserstoffionen reagieren dann mit dem Hydrogencarbonat zu Kohlensäure bzw. zu Wasser und Kohlenstoffdioxid. Zur Entfernung des Kohlenstoffdioxids wird in vielen Fällen ein CO₂-Rieseler nachgeschaltet.

Entkarbonisierung ist ein diskontinuierlicher Prozess. Mit zunehmender Laufzeit erschöpft das Ionenaustauscherharz, und wird dann mit einer Salzsäure- oder Schwefelsäurelösung regeneriert. Bei der Regeneration fällt saures Abwasser an. Im Vergleich zu anderen Ionenaustauschverfahren ist der Regeneriermittelaufwand bei der Entkarbonisierung deutlich geringer; der Chemikalienbedarf für die Regeneration ergibt sich fast stöchiometrisch.

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Ausführungsbeispiel:

Entkarbonisierungsanlage, zweistraßig, mit Chemikalientagesbehälter, Durchlaufneutralisationsanlage und nachgeschaltetem Resthärtemonitor mit Kleinrieseler.

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häufige Anwendungen:

Kesselspeisewasseraufbereitung: Teilentsalzung des →Zusatzwassers, mit nachgeschalteter →Enthärtungsanlage.
Kühlkreislaufwasseraufbereitung: Teilentsalzung des →Zusatzwassers.
Getränkeindustrie: Entkarbonisierung von Produkt- und Betriebswasser.
Entkarbonisierung von →Umkehrosmose-Speisewasser.

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Technische Daten:

Volumenstrom entkarbonisiertes Wasser	Liefermöglichkeit von ca. 1,5 bis 350 m³/h je Straße
Anzahl der Straßen	üblicherweise 2x100% oder 1x100%
Qualität entkarbonisiertes Wasser	pH-Wert	4,3 ... 6,5
	elektrische Leitfähigkeit	Verringerung um bis zu 50 μS/cm je 1 mmol/L Säurekapazität
	Summe Erdalkalien (Wasserhärte)	Verringerung um bis zu 0,5 mmol/L je 1 mmol/L Säurekapazität
	Säurekapazität bis pH 4,3 („m-Wert“)	≤ 0,2 mmol/L
Differenzdruck bei Nenndurchsatz	ca. 1,0 ... 1,5 bar
Betriebstemperatur	üblicherweise 10 ... 40 °C
Regeneriermittel	üblicherweise Salzsäure (HCl) alternativ Schwefelsäure (H₂SO₄)
Regenerationsintervalle	üblicherweise 6 ... 24 h
Regenerationsdauer	ca. 60 ... 120 Minuten
Chemikalienverbrauch	ca. 38 g HCl oder 103 g H₂SO₄ je 1 mol Ca²⁺ (¹)
Abwasseranfall	ca. 2 ... 15 L je 1 mol Ca²⁺ (¹)
empfohlene Rohwasserqualität	Schwebstoffe	< 1 ... 5 mg/L
	Eisen	< 0,5 mg/L Fe
	Mangan	< 0,1 mg/L Mn
	freies Chlor	< 0,1 ... 0,3 mg/L Cl₂
	Öle, Fette	< 0,1 mg/L
Ionenaustauschermedium	Kationentauscherharz, schwach sauer, Polyacrylat
Gesamtlebensdauer der Ionenaustauscherharze	üblicherweise ≫ 10 Jahre
Werkstoffoptionen	Druckbehälter	• glasfaserverstärkter Kunststoff (GfK) • unlegierter Stahl (z.B. S235JR, P265GH) • nichtrostender Stahl (z.B. 1.4404, 1.4571)
	Chemikalientagesbehälter	• Polyethylen (PE) • nichtrostender Stahl (z.B. 1.4404, 1.4571)
	Rohrleitungen	• Polyvinylchlorid (PVC) • Polypropylen (PP) • Polyvinylidenfluorid (PVDF) • nichtrostender Stahl (z.B. 1.4404, 1.4571)
	Armaturen	• Polyvinylchlorid (PVC) • Polypropylen (PP) • Polyvinylidenfluorid (PVDF) • nichtrostender Stahl (z.B. 1.4408)
	Dichtungen	• Etyhlen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) • Fluorkautschuk (FKM) • Polytetrafluorethylen (PTFE)
Automatisierungsoptionen	Regeneration, Straßenwechsel	• vollautomatisch, mit Mikroprozessorsteuerung • vollautomatisch, mit SPS • Handbetrieb (normalerweise nicht empfohlen)
	Betriebsüberwachung	• Volumenzähler (Standard) • Differenzdruck (Option) • pH-Wert (Option) • elektrische Leitfähigkeit (Option) • Resthärte (Option) • Rest-Alkalinität (Option)
¹ Chemische Äquivalenzrelationen: 1 mol Ca²⁺ ∼ 2 mol HCO₃^- ∼ 0,1 kg CaCO₃, siehe →Einheitenumrechnung. Beispiel: Bei Rohwasser mit einer Säurekapazität von 2,5 mmol/L, entsprechend 2,5 mmol/L HCO₃^- ∼ 1,25 mmol/L Ca²⁺, einer Wasserhärte von ≥ 1,25 mmol/L und einem Volumenstrom von 10 m³/h ergibt sich ein mittlerer Chemikalienverbrauch von 1,25 mol/m³ ⋅ 10 m³/h ⋅ 38 g HCl = 475 g/h HCl und ein mittlerer Abwasservolumenstrom von 1,25 mol/m³ ⋅ 10 m³/h ⋅ 2 ... 15 L = 25 ... 188 L/h.

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Downloads:

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